第一章绪论
重点
1. 金属的腐蚀:：金属腐蚀后失去其金属特性，往往变成更稳定的化合物。金属腐蚀是普遍存在的一种自然规律，是不可避免的自然现象。
2. 均匀腐蚀速度的评定
重量法g/(m2?h)
深度法mm/ a
容量法
电流密度法
目录
P9 腐蚀的定义
P10-11 腐蚀的过程及特点
P13 腐蚀的危害
P18-20 腐蚀的防护方法：隔离控制、热力学控制、动力学控制
P29-30 按腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀
P31-38 按腐蚀形态分类：全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀
P39 按材料类型分类：金属材料、非金属材料
P41 腐蚀速度的评定
P42-49 均匀腐蚀的评定：重量法、深度法、容量法、电流密度表征法
第二章金属腐蚀电化学理论基础
重点
1. 电极系统：一个有电子导体相和离子导体相组成的，有电荷通过相界面在两个相之间转移的系统。
2. 电极反应：在电极系统中伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面上发生的化学反应。
3. 阳极反应：从还原体的体系向氧化体的体系转化（失电子）
阴极反应：从氧化体的体系向还原体的体系转化（得电子）
4. 绝对电极电位：金属电极板浸入其盐溶液中，电子导体相（金属）与离子导体相之间的内电位差称为电极系统的绝对电极电位，用Φ表示。
相对电极电位：研究电极与参比电极组成的原电池电动势称为该电极的相对（电极）电位，用E表示。
5. 双电层结构：金属极板表面上带有过剩负电荷；溶液中等量正电荷的金属离子受负电荷吸引，较多地集中在金属极板附近，形成所谓双电层结构。
6. 原电池与腐蚀电池的区别：原电池将化学能转化为电能，对外界做实际有用功，都十点吃由化学能转换为热能，做的实际有用功为0，，即腐蚀电池只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
7. 化学位，单位摩尔数的物质M加入到相P所引起的吉布斯自由能的变量
电化学位：将单位摩尔的正离子Mn+移入相P时，引起的吉布斯自由能变化
8. 平衡绝对电极电位的计算
9. 相对电极电位和电动势
10. 标准电位E?：电极反应的各组分活度(或分压)都为1，温度为25o C时，压力为1 atm 时的平衡电位Ee等于E?，E?称为标准电位。
11. Nernst方程求平衡电位
12. 电化学腐蚀的热力学判据：
EM，e EM，e>EO，e, ΔG>0, 腐蚀不能自发进行； EM，e=EO，e, ΔG=0, 腐蚀反应达到平衡； 13. 电动序：将各种金属的标准电位?的数值从小到大排列起来，就得到“电动序”或标准电位序。电动序可以用来粗略地判断金属的腐蚀倾向 14. 电位-pH 图（Ee-pH图）：是描绘电极的平衡电位与溶液pH值间的曲线。重点：氧电极和氢电极的电位-pH图、Fe-H2O系的电位-pH图 15. 极化作用：由于通过电流而引起腐蚀电池两极间电位差减小，并因而引起电池工作电流降低的现象 16. 交换电流密度：当电极反应达到平衡时，反应速度为交换反应速度，阳极反应和阴极反 应具有相同的电流密度，称为交换电流密度 17. 电极反应动力学方程 18. 外侧电流密度： 19. Tafel方程式 20. 极限扩散电流密度 21. 扩散控制的动力学方程 22.混合电位：由于两个耦合的电极电位不同，彼此互相极化，它们偏离各自的平衡电位，极化到了一个共同的电位E ，称为混合电位。 23. 腐蚀电位和腐蚀电流：如果在共轭反应中，阳极反应是金属的溶解，结果导致金属的腐蚀，这时混合电位又叫腐蚀电位Ecorr。相应于腐蚀电位下的阳极溶解电流称为腐蚀电流Icorr或腐蚀电流密度icorr。 腐蚀电流密度 23.外测电流密度也称为极化电流密度 极化电流密度 24. 腐蚀电流密度的影响因素 1）i0,a 和i0,c, 交换电流密度越大，腐蚀电流密度越大 2）塔菲尔斜率，βa，βc越大，icorr越小 3）平衡电位之差，Ee,a－Ee,c越大，icorr越大 目录 一、腐蚀电池 P3-4电极系统和电极反应的定义 P5-6 电极反应的分类 P8-9 电极反应的书写 P11-13 绝对电极电位、相对电极电位、平衡电极电位 P13-17 双电层结构（平板模型、扩散双电层模型） P18-20 原电池、电解池、腐蚀电池的定义及对比 P22-23原电池与腐蚀电池的区别 P24-26 腐蚀电池的过程 二、电化学腐蚀热力学 P30-31 化学位与电化学位 P34-36 电化学位的计算 P38 平衡绝对电极电位的计算 P39-44 相对电极电位以及电动势的计算 P46-51 Nernst方程求平衡电极电位 P48 标准电位E?的定义，标准电位和平衡电位的区别 P54-56 电化学腐蚀的热力学判据 P57-60 由电极电位判断腐蚀发生的可能性的计算 P63 电动序的定义及意义 P65-67 氧电极和氢电极的电位-pH图 P69-75 Fe-H2O系的电位-pH图 P77 电位—pH图的局限性 三、电化学腐蚀动力学 P81-83极化作用 P84过电位的定义 P85-86 电极反应步骤和速度控制步骤（电化学极化、浓差极化）P88 化学反应速率方程 P93电化学反应速率方程 P94-95 交换电流密度 P96 电化学反应动力方程 P97 外测电流密度 P97-98 极化曲线和极化率 P99-101 Tafel方程式 P103 极限扩散电流密度 P104-105 扩散过程动力学方程 P109-113 混合电位理论 P114-118腐蚀电流密度icorr P119-121 腐蚀电流密度的影响因素 P125 极化电流密度 四、析氢腐蚀与吸氧腐蚀 P132析氢腐蚀的原理 P137-140 影响析氢腐蚀的因素 P141 减缓析氢腐蚀的途径 P142 吸氧腐蚀的原理 P147-149 影响吸氧腐蚀的因素 P150 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较 第三章金属常见腐蚀形态及机理 重点 1. 按材料腐蚀形态分类 全面腐蚀：均匀腐蚀、不均匀腐蚀 局部腐蚀：点蚀、缝隙腐蚀及丝状腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀 2. 电偶腐蚀 定义：异种金属接触，在一定条件下（电解质溶液或大气中），电位较负的腐蚀加速，电位较正的金属腐蚀减慢的现象称为电偶腐蚀，(亦称之为双金属腐蚀或接触腐蚀)。 机理：两种金属构成宏电池，产生电偶电流，使电位较负的金属（阳极）产生阳极极化，溶解速度增加；电位较正的金属（阴极）产生阴极极化，溶解速度减小。阴阳极面积比增大，介质电导率减小，都使阳极腐蚀加重。 影响因素：电化学因素、介质条件、表面面积 3. 点蚀 定义：点蚀又称孔蚀，是一种腐蚀集中在金属表面的很小范围内，并深入到金属内部的小孔状腐蚀形态，蚀孔直径小、深度深，其余地方不腐蚀或腐蚀很轻微。 机理：第一阶段蚀孔成核（钝化膜破坏理论和吸附理论）；第二阶段蚀孔生长（基于闭塞电池的活化-钝化腐蚀电池的自催化理论） 影响因素：介质类型、介质浓度、介质温度、溶液pH、介质流速 4. 缝隙腐蚀 定义：有电解质溶液存在，金属表面因存在异物或结构上的原因而形成缝隙，从而导致狭缝内的金属腐蚀加速的现象。 机理：初期阶段缝内缺氧、缝外富氧，氧浓差电池；后期阶段闭塞电池自催化效应 影响因素：几何因素、环境因素、材料因素 5. 晶间腐蚀 定义：金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏的腐蚀现象。 产生原因：多晶体的金属和合金本身的晶粒和晶界的结构和化学成分存在差异产生了形成腐蚀微电池的物质条件；在晶界和晶粒构成的腐蚀原电池中，晶界为阳极，晶粒为阴极。 由于晶界的面积很小，构成“小阳极－大阴极” 机理：(1) 贫化理论－晶界碳化物析出(2) 阳极相理论－晶界相析出并溶解(3) 吸附理论－杂质原子在晶界吸附 影响因素：热处理制度；合金成分；腐蚀介质 6. 选择性腐蚀 定义：多元合金中较活泼组分的优先溶解，这个过程是由于合金组分的电化学差异而引起的机理：锌的选择性溶解；溶解-沉积 影响因素：组织结构和成分、温度、腐蚀介质 目录 P2 腐蚀形态的分类 P3 全面腐蚀及其危害 P4 局部腐蚀及其危害 P5 局部腐蚀的原因 P6 全面腐蚀与局部腐蚀的对比 P8电偶腐蚀的定义 P10-12 电偶序 P13 电偶腐蚀的机理 P14-16 电偶腐蚀的影响因素 P17-18 电偶腐蚀的评价方法和防止措施 P20-22 点蚀的定义、特点和形貌 P23-25 点蚀发生的条件 P26-42 点蚀的机理 P43-46 点蚀的影响因素 P47-50 点蚀的评定方法 P51 点蚀的防止措施 P53-55 缝隙腐蚀的定义、形成以及特征 P56-60 缝隙腐蚀的影响因素 P64 缝隙腐蚀的评价方法 P65-68 丝状腐蚀的定义、特征、机理以及影响因素、防止措施P69-71 垢下腐蚀的定义、特征、机理以及影响因素 P72 点蚀与缝隙腐蚀的比较 P73 防止缝隙腐蚀的措施 P75 晶间腐蚀的定义和特点 P76 晶间腐蚀产生的原因 P77-82 晶间腐蚀的机理 P83-87 晶间腐蚀的影响因素 P88 晶间腐蚀的评定方法 P89 特殊的晶间腐蚀 P90 防止晶间腐蚀的措施 P92-94选择性腐蚀的定义 P95选择性腐蚀的机理 P96-97 选择性腐蚀的影响因素 P98选择性腐蚀的评定方法 第四章应力作用下的腐蚀 重点 1.应力腐蚀开裂 定义：受一定拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介质中，由于腐蚀介质和应力的协同作用而发生的脆性断裂现象 特征：1）典型的滞后破坏 2）裂纹分为晶间型、穿晶型和混合型 3）SCC开裂是一种低应力的脆性断裂 4）裂纹扩展速度比均匀腐蚀快约106倍 2. 门槛应力σSCC：将无裂纹试样加恒应力σ，放入腐蚀介质。当外加应力σ小于某一临界值σSCC时，试样在规定的时间内不发生应力腐蚀断裂。将σSCC称为门槛应力。σSCC是衡量应力腐蚀开裂敏感性的定量参量之一，σSCC越小，应力腐蚀越敏感。 3.门槛应力场强度因子K ISCC：当K I降低到某一定值后，材料就不会由于应力腐蚀而发生断裂（即材料有无限寿命），此时的K I就叫做应力腐蚀临界应力场强度因子，以K ISCC表示 4. 腐蚀疲劳 定义：腐蚀疲劳(CF)是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。 破坏比单纯疲劳破坏或单纯腐蚀破坏严重。 特征：1）空气中存在疲劳极限，而腐蚀疲劳不存在疲劳极限 2）腐蚀疲劳（CF）与应力腐蚀断裂（SCC）比较 3）疲劳腐蚀强度与耐蚀性有关 4） CF裂纹多源于表面蚀坑或缺陷，往往成群出现 5）CF断口 5. 第一类氢脆：不可逆氢脆，加载前内部已有氢脆源，应力加快裂纹的形成与扩展 第二类氢脆：根据应变速率与氢脆敏感性的关系分类，加载前内部不存在裂纹源，H 与应力交互作用形成裂纹源。 6. 磨损腐蚀：金属表面与腐蚀介质之间的相对运动，引起金属的加速破坏。 7. 冲刷腐蚀：金属表面与腐蚀流体之间由于高速相对运动引起的金属损伤。是流体冲刷与腐蚀协同作用的结果。 8. 空泡腐蚀：高速流体和腐蚀共同作用下，引起的气蚀过程 9. 摩擦副磨损腐蚀：摩擦副接触表面的机械磨损与周围环境介质化学或电化学腐蚀的共同作用，导致表层材料流失的现象。 10. 微动腐蚀：是指在有氧气或其它腐蚀介质存在的条件下，沿着受压载荷而紧密接触的界面上有轻微的振动或微小振幅的往返相对运动，导致在接触面上出现小坑、细槽或裂纹的现象。也称微震腐蚀。 目录 P4-5 应力腐蚀开裂的定义和产生条件 P13 应力腐蚀开裂的特征 P14-17 应力腐蚀开裂的机理 P18 应力腐蚀开裂的影响因素 P19-25 应力腐蚀开裂的研究方法（门槛应力σSCC、门槛应力场强度因子K ISCC）P26 应力腐蚀开裂的防止措施 P28 腐蚀疲劳的定义 P29-31腐蚀疲劳的特征 P32-34 腐蚀疲劳的机理 P35-38 腐蚀疲劳的影响因素 P39-40 腐蚀疲劳的评定方法 P41 腐蚀疲劳的防止措施 P43-44 氢的来源和存在形式 P45 氢的扩散和富集 P47-49 第一类氢脆 P51-52 第二类氢脆 P53-57 氢致开裂的机理 P58 降低氢致开裂的途径 P59 应力腐蚀和氢脆的关系 P61 磨损腐蚀的定义和影响因素 P62 冲刷腐蚀的定义和影响因素 P63 空泡腐蚀的定义和过程 P64 摩擦副磨损腐蚀的定义和机理 P65-66 微动腐蚀的定义、形态和理论 P67-68 磨损腐蚀的研究方法和防止措施 第五章自然环境中的腐蚀 重点 1. 大气腐蚀：由于金属材料与空气中的水和氧发生化学和电化学作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀。 2. 土壤腐蚀：埋在土壤中的金属及构件的腐蚀。 3. 水环境中的腐蚀：一般包括淡水腐蚀、盐湖水腐蚀、海水腐蚀。 4.太空环境腐蚀：太空环境是诱发航天材料腐蚀和航天器故障的主要原因之一。 目录 P3-4 大气腐蚀的定义和分类 P5-7 大气腐蚀的机理 P8 大气腐蚀的影响因素 P9 大气腐蚀的研究方法 P11-12 土壤腐蚀的定义和分类 P13-14 土壤腐蚀的影响因素 P15 土壤腐蚀的研究方法 P18-20 水环境中的腐蚀机理 P24-25 太空环境中的腐蚀机理、影响因素、研究方法 第六章典型工业环境中的腐蚀 重点 目录 P29-32 石油开采过程中的腐蚀环节、影响因素及防护 P33-37 石油加工过程中的腐蚀环节、影响因素及防护 P40-41 无机酸腐蚀 P42 有机酸腐蚀 P43 碱腐蚀 P44 盐腐蚀 P46-49 核电工业的腐蚀环境和腐蚀行为 P51-53 航空航天装备的腐蚀 第七章金属的高温腐蚀 重点 1. 金属高温腐蚀热力学判据 pO2’为氧化物的分解压，pO2为气相中氧的分压 2. 金属氧化物的性质 1）氧化物的熔点：氧化物熔点低，不利于稳定；两种氧化物形成共晶时，熔点降低 2）氧化物的挥发性：易挥发，氧化物膜对基体无保护作用蒸气压越小，氧化物越稳定3）氧化物与金属的体积比（PBR）: PBR>1，金属氧化膜是完整的，具有保护性; PBR过大，如大于2.5时，内应力过大，易使膜破裂, 保护性差； PBR<1，金属氧化膜是疏松多孔的，保护性差 4）氧化物间的溶解性：合金氧化时，可形成完全互溶的氧化物固溶体，如Al2O3-Cr2O3,Fe2O3-Cr2O3 5）氧化物间的固相反应：两种氧化物反应生成复合反应物，通常为致密的尖晶石结构，提高抗氧化性 3. 金属氧化的动力学规律：金属氧化的动力学曲线大致遵循直线、抛物线、立方、对数及反对数五种规律 4. 高温合金氧化的机理 1）合金的选择氧化 2）合金的内氧化和外氧化 3）掺杂对合金氧化的作用 4）活性元素效应 5. 高温合金氧化的影响因素 1）温度的循环：促进氧化物剥落 2）微量元素:镍基、钴基高温合金中，S、P、B、C有害；Fe既无害也无益；Zr、Si、Mg、Mn、Y、Th、RE，有益 3）表面质量：增加表面变形促进内部氧化；铸造合金的表面变形比变形合金的表面变形影响更显著 4）施加应力：高于临界应力时，氧化加快 5）高速气流环境：产生热腐蚀 6. 提高高温合金抗氧化的途径 1）改变合金的组织结构，采用特殊工艺制备 2）抗氧化保护涂层 目录 P2 高温腐蚀的定义 P4-5 金属高温腐蚀热力学判据 P7-8 其他类型高温腐蚀热力学：高温硫化P11-12 金属氧化物的基本结构 P13 金属氧化物的基本性质 P14-15 金属氧化物的缺陷 P17-18 金属高温氧化的过程 P19-23 金属氧化的动力学规律 P24-25 金属氧化的机理 P27 高温合金氧化的特征 P28-44 高温合金氧化的机理 P45 高温合金氧化的影响因素 P46提高高温合金抗氧化的途径 P47-51 其他类型环境金属高温腐蚀 第八章金属腐蚀的防护与控制方法 重点 1. 正确选材与合理结构设计 2. 缓蚀剂保护：向腐蚀介质中添加某些少量的化学药品，能显著地阻止或减缓金属的腐蚀速度。这些少量的添加物质即所谓缓蚀剂 3. 缓蚀剂分类 按照电化学理论分类 ?阳极型缓蚀剂在钝化区起作用； ?阴极型缓蚀剂主要对金属的活性溶解起缓蚀作用； ?混合型缓蚀剂 按照形成的保护膜分类 ?氧化（膜）型缓蚀剂 ?沉淀（膜）型缓蚀剂 ?吸附型缓蚀剂 4. 电化学保护：电化学保护是指通过施加外电动势将被保护金属的电位移向免蚀区或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。这是一项经济而有效的防护措施。 5. 阴极保护：金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa减小，反应速度减小，这种金属腐蚀速度减小的现象，称为阴极保护效应。 1）外加电流阴极保护：所需保护电流是由直流电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的； 2）牺牲阳极保护：所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所提供的 6. 阳极保护：对具有活态—钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系，通过外加阳极极化电流，使金属的电位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度就会大幅度降低，这种防护方法称为阳极保护。 1）金属的致钝：整体致钝法；逐步致钝法；低温致钝法；化学致钝法；涂料致钝法； 脉冲致钝法 2）金属的维钝：固定槽压法；恒电位法 7. 金属镀层：阳极镀层、阴极镀层 阳极镀层：在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位负，比如铁表面上用锌作覆层。在覆层缺陷处形成的腐蚀电池中，覆层是阳极，能够对基体金属起到阴极保护作用。阳极性覆层常用作防护性覆层 阴极镀层：在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位正，如铁表面上覆盖铬、镍。如果覆盖存在缺陷，将加速基体金属的腐蚀。因此阴极性覆层必须足够完整、无孔隙，才能起机械隔离作用。 8. 非金属涂层：四种化学转化膜（铬酸盐膜、磷化膜、钢铁的化学氧化膜、铝及铝合金的阳极氧化膜） 目录 P5-6 正确选材与合理结构设计 P8 缓蚀剂保护定义和特点 P9-17 缓蚀剂的分类 P18-19 缓蚀剂的选用原则 P21 电化学保护的定义 P22-25 阴极保护的原理和保护参数 P26-27 阴极保护的两种方法 P30 两种阴极保护的比较 P31-32 阳极保护的原理和保护参数 P33 阳极保护的方法（致钝、维钝） P34-36阴极保护和阳极保护的对比 P40-41 金属镀层（阳极性镀层、阴极镀层）P42-49 金属镀层技术 P51-55 非金属镀层的化学转化膜 第九章典型无机非金属材料的腐蚀及防护 重点 1. 玻璃腐蚀的机理：溶解、水解、选择性腐蚀、应力腐蚀 2. 玻璃腐蚀的影响因素：化学组成、材料孔隙与结构、腐蚀介质、热处理、表面状态、温度与压力 3. 玻璃腐蚀的防护 开发铝磷酸基的耐氢氟酸腐蚀的玻璃 开发耐碱的Na2O-ZrO2-SiO2基的玻璃 表面涂层处理：用含Zr、Ti、Hf、La等盐类的改性处理纤维，用醋酸铍处理后形成表面沉积层。 4. 混凝土腐蚀的机理：溶出型腐蚀、分解型侵蚀、膨胀型腐蚀、碱-骨料反应腐蚀（碱集性反应）、微生物腐蚀、钢筋锈蚀 5. 混凝土腐蚀的影响因素：混凝土的化学成分、混凝土的孔隙率或密实度、环境因素 6. 混凝土腐蚀的防护 混凝土材料的优选 混凝土表面涂层保护 添加钢筋阻锈剂 阴极保护法 目录 P2 硅酸盐材料的腐蚀 P6-9玻璃腐蚀的机理 P10-12 玻璃腐蚀的影响因素 P13 玻璃腐蚀的防护 P15-16 混凝土腐蚀的特点和危害 P17-23 混凝土腐蚀的机理 P24 混凝土腐蚀的影响因素 P25-26 混凝土腐蚀的防护 第十章高分子材料的腐蚀及防护 重点 1. 高分子材料的腐蚀：高分子材料由于环境因素的物理作用、化学作用或生物作用，导致其物理化学性能和机械性能逐渐退化，以至最终丧失其使用功能的现象称为高分子材料的腐蚀，俗称老化。 2.高分子材料老化的评价方法：自然环境老化试验、实验室模拟加速老化试验 3. 高分子材料腐蚀的防护 加入抗老化剂。如在塑料和橡胶生成过程中加入稳定剂、抗老化剂 改进聚合和后处理工艺。 改进成型加工和后处理工艺。 改性，共聚、共混、添加增强剂或改性剂等 物理防护，涂镀层等 目录 P3-4 高分子材料的腐蚀的定义、途径和破坏形式 P5-15 高分子材料的腐蚀机理 P16-17 高分子材料老化的评价方法 P18 高分子材料腐蚀的防护 第十一章功能材料的腐蚀与防护 重点 信息材料的腐蚀与防护 1. 电子器件的环境腐蚀特点（电子器件的腐蚀主要为大气腐蚀） 温度：低温脆断、高温失效、温差引起应力 湿度：吸附的水汽加速腐蚀 氧气：金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀 盐雾：海水进入空气中形成的盐雾，与实验室的盐雾试验不同 2. 镁合金的表面涂层技术： 化学转化涂层：铬酸盐涂层等，有机涂层的前处理 阳极氧化膜层：形成致密的MgO涂层 金属镀层：形成的镀层必须致密，否则发生电偶腐蚀 扩散涂层：形成冶金结合 有机涂层：树脂、油漆等，耐蚀和美观 生物医用材料的腐蚀 3.生物环境：具有很强的腐蚀性 生理环境：模拟体液 生物生理环境：生理条件+血清蛋白 生物环境：生物生理环境+细胞 细胞周围环境 纳米材料腐蚀与防护 第二章电子产品的防腐蚀设计 2．1 概述 ２．1.1腐蚀效应 1.腐蚀的概念 材料受环境介质的化学作用而发生性能下降、状态改变、甚至损坏变质的现象。 ２.腐蚀的分类 根据被腐蚀材料的种类，可分为金属腐蚀和非金属腐蚀两大类。 金属腐蚀:金属与周围环境介质之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质现象。按照腐蚀的机理分类,可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀。化学腐蚀主要为金属在无水的液体和气体以及在干燥的气体中的腐蚀。物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏,金属与熔融液态金属接触引起的金属溶解或开裂就属于物理腐蚀。电化学腐蚀是金属与电解液发生作用所产生的腐蚀。其特征是腐蚀过程中有电流产生，在金属表面上有隔离的阳极区和阴极区,被腐蚀的是阳极区。电化学腐蚀的现象与原电池作用相似。 电化学腐蚀是最普遍、最常见的金属腐蚀,在造成电子设备故障的常见的原因中,金属的电化学腐蚀是最常受到指责的因素。大多数电子设备的制造、运输、储存和使用都是在地面或接近地面的地方进行,因此金属材料在潮湿大气中的腐蚀破坏是电子设备防腐蚀设计重点考虑的问题。 非金属材料在化学介质或化学介质与其他因素(如应力、光、热等)共同作用下,因变质而丧失使用性能称为非金属材料腐蚀。电子设备使用的非金属材料,以有机高分子材料为最广泛,如塑料、涂料、薄膜、绝缘材料等。高分子材料腐蚀的主要形式有老化、化学裂解、溶胀和溶解、应力开裂等。 由于生物活动而引起材料变质破坏的现象通常称为生物腐蚀，其中由于霉菌和其他微生物引起的腐蚀也称为霉腐或霉变。 ２.１．2 腐蚀性环境因素 凡是能够作为腐蚀介质引起材料腐蚀的环境因素，都可称之为腐蚀性环境因素,主要有以下几种: 一．选择题 1.（A ）是材料受环境介质的化学作用而破坏的现象。 A.腐蚀 B.磨损 C.断裂 D.磨蚀 2.在以下材料失效的形式中，属于突变过程的是（C ）。 A.腐蚀 B.磨损 C.断裂 D.磨蚀 3.下列属于腐蚀的特点的是（C）。 A.自发性 B.普遍性 C.被动性 D. 隐蔽性 4.腐蚀的发生是金属由高能级向低能级退化的过程，是（B）过程。 A.吸热 B.放热 C.升压 D. 降压 5.下列腐蚀类型属于化学腐蚀的是（D）。 A. 土壤腐蚀 B. 电解液中腐蚀 C. 海水腐蚀 D. 非电解液中腐蚀 6.以下物体不属于据导电能力分类的是：（D） A. 导体 B. 半导体 C. 绝缘体 D. 电解质 7.下列导体属于离子导体是：（C）。 A. 金属导体 B. 半导体 C. 电解质溶液 D. 绝缘体 8.下列不属于气体电极的是：（B）。 A. 氢电极 B. 饱和甘汞电极 C. 氧电极 D. 氯电极 9.下列哪种电极不是在实际使用中常常采用的二级参比电极。（B） A.饱和甘汞电极（SCE） B.氢标准电极（SHE） C.银－氯化银电极 D.饱和硫酸铜电极 10.下列金属按其活泼性由高到低排列，次序正确的是（A）。 A. K、Na、Zn、Cu、Ag、Au； B. Cu、K、Na、Zn、Ag、Au； C. K、Na、Cu、Zn、Au、Ag； D. Cu、K、Zn、Na、Au、Ag； 11.下列金属（）不属于负电性贱金属。 A. K B.Ca C.Mg D.Ag 12.下列腐蚀形式（D）不属于金属的局部腐蚀 A.电偶腐蚀 B.应力腐蚀 C.氢损伤 D.析氢腐蚀。 13.下列选项（B）不是孔蚀的破坏特征。 A.破坏高度集中 B.蚀孔的分布均匀 C.蚀孔通常沿重力方向发展 D.蚀孔小，不易发现。 14.黄铜脱锌破坏形式属于（B）。 A.电偶腐蚀 B. 选择性腐蚀 C. 晶间腐蚀 D.缝隙腐蚀 15.根据金属表面的潮湿程度，不属于大气腐蚀分类的是（C）： A.干大气腐蚀 B. 潮大气腐蚀 C. 润大气腐蚀 D.湿大气腐蚀 16.以下（D）不属于影响土壤腐蚀的因素。 A.土壤电阻率 B.土壤的含氧量 C.土壤的pH值 D.土壤的物化性质 17.目前常用来解释缓蚀剂机理的理论不包括：（C） 第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀 2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀) 华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 题目材料腐蚀与防护论文 学院环境与市政工程学院 专业 姓名 学号 指导教师 完成时间2016年10月20日 华北水利水电大学 前言 工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来越为人们所认识重视。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、缓蚀剂和电化学保护 关键词：金属腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀 Abstract:The serious damage to the national economy and the social life caused by the corrosion of engineering materials has been more and more recognized by people. The loss of metal corrosion is far more than the flood, fire, typhoon and earthquake disaster (average) the total loss, here does not include indirect losses due to corrosion caused by production downtime, and explosion caused by. Corrosion of metals in aqueous solutions is an electrochemical reaction. The formation of a corrosion cell isolation of anode and cathode area on the metal surface, the metal loses electrons in solution, a positively charged ion, this is a process that the anodic process of oxidation. With the development of the corrosion process, in most cases, cathode or anode process will be blocked by ionic corrosion products, leading to the proliferation resistance and corrosion speed is slow, this phenomenon is called polarization, the corrosion of metal decreases with increasing polarization. Factors affecting metal corrosion include internal factors Keyword :Metal corrosion Electrochemical corrosion C AV T C航 航空材料与腐蚀防护 一、填空题 1、静力破坏的抗力主要取决于材料的本质。 2、造成疲劳破坏的重复变化载荷称为交变载荷。 3、疲劳载荷一般可分为确定与随机的两种。 4、应力或应变的每一周期性变化称为一个应力循环或应变循环。 5、应力或应变波，当其中最大值为正值，最小值为负值时，称为交变。 6、疲劳强度是指材料或构件在变负荷作用下时的强度。疲劳强度的大小用疲劳极限来衡量。 7、在一定的外作用力下，要求构件不发生断裂或不发生永久变形，这就是说要求构件有足够的强度。 8、在一定的外作用力下，要求构件不发生过大的弹性变形，这就是说要求构件有足够的刚度。 9、在一定的外作用力下，要求构件维持原有的平衡形式，这就是说要求构件有足够的稳定性。 10、受一定的外作用力的构件，要求能正常工作一般必须满足足够的强度、足够的刚度足够的稳定性。 11、金属按起其成分不同,可分为纯金属和合金两大类。 12、纯金属是由一种金属元素组成的金属。 13、合金是由两种或两种以上元素组成的金属。 14、金属的物理性质有：颜色、比重、熔点、凝固点、导电性、热膨胀性和磁性等。 15、金属从固体状态转变为液体状态时的温度称为熔点。 飞机维修专业理论教学题库 C AV T C航 16、金属传导热量的能力，称为导热性。 17、金属在温度变化时，改变体积的性质，称为热膨胀。 18、金属能够吸引钢铁一类物质的性质，称为磁性。 19、金属的化学性质是指金属与其他物质发生化学作用，即形成氧化物、盐类和其他化学物的性质。 20、金属的机械性质通常是指金属队各种载荷的抵抗能力和在载荷作用下的变形能力。 21、载荷的种类按其性质可分为静载荷和动载荷两种。 22、动载荷主要有冲击载荷和重复载荷两种。 23、冲击载荷是以很大速度突然作用在物体上的载荷。 24、重复载荷是大小、方向反复变化或大小方向都反复变化的载荷。 25、内力和外力大小相等方向相反。 26、机件在外力作用下，单位面积上所受的内力叫应力。 27、金属在载荷作用下，其尺寸和形状都会有不同程度的变化，这种尺寸和形状的改变，叫变形。 28、在外力去掉后能够消失的变形称为弹性变形。 29、金属承受载荷的情况不同，它产生的变形形式也不一样，归纳起来其基本形式有拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等五种。 30、金属的机械性质主要包括强度、塑性、硬度、韧性和抗疲劳性等。 31、金属的强度是指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 32、金属零件受力不超过其弹性极限时，只会产生弹性变形。如受力超过弹性极限后，金属就会产生塑性变形了。 33、强度极限是指拉断试样的整个过程中，试样所受的最大拉伸应力。 飞机维修专业理论教学题库 金属材料的电化学腐蚀与防护 一、实验目的 1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。 2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。 二、实验原理 1．金属的电化学腐蚀类型 (1)微电池腐蚀 ①差异充气腐蚀 同一种金属在中性条件下，如果不同部位溶解氧气浓度不同，则氧气浓度较小的部位作为腐蚀电池的阳极，金属失去电子受到腐蚀；而氧气浓度较大的部位作为阴极，氧气得电子生成氢氧根离子。如果也有K3[Fe(CN)6]和酚酞存在，则阳极金属亚铁离子进一步与K3[Fe(CN)6]反应，生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀；在阴极，由于氢氧根离子的不断生成使得酚酞变红（亦属于吸氧腐蚀）。两极反应式如下： 阳极(氧气浓度小的部位)反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(氧气浓度大的部位)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ ②析氢腐蚀 金属铁浸在含有K3[Fe(CN)6]2的盐酸溶液中，铁作为阳极失去电子，受腐蚀，杂质作为阴极，在其表面H＋得电子被还原析出氢气。两极反应式为： 阳极：Fe = Fe2＋＋2e－ 阴极：2H＋+2e－= H2↑ 在其中加入K3[Fe(CN)6]，则阳极附近的Fe2＋进一步反应： 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) （2）宏电池腐蚀 ①金属铁和铜直接接触，置于含有NaCl、K3[Fe(CN)6]、酚酞的混合溶液里，由于?O(Fe2＋/Fe)< ?O（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下： 阳极反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(铜表面)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。 姓名：贾永乐学号：201224190602 班级：机械6班 检索主题：材料的腐蚀与防护 数据库：中国知识资源总库——中国期刊全文数据库 检索方法：用高级检索，主题词：腐蚀与防护关键词：材料相与检索结果：1456篇，其中关于航空材料的13篇；金属材料的腐蚀的183篇；材料的防护的522篇，其余为腐蚀与防护相关 的其它技术和方法。 文献综述 1材料腐蚀与防护的发展史： 所有的材料都有一定的使用寿命，在使用过程中将遭受断裂、磨损、腐蚀等损坏。其中，腐蚀失效的危害最为严重，它所造成的经济损失超过了各种自然灾害所造成的损失总和，造成许多灾难性的事故，造成了资源浪费和环境污染。因此，研究与解决材料的腐蚀问题，与防止环境污染、保护人民健康息息相关。在现代工程结构中，特别足在高温、高压、多相流作用下，以及在磨损、断裂等的协同作用下，腐蚀损坏格外严重。据统计，材料腐蚀带来的经济损失约占国民生产总值的1．8％～4．2％。而常用金属材料最容易遭受腐蚀，因此金属腐蚀的研究受到广泛的重视【1】。我们只有在搞清楚材料腐蚀的原因的基础上，才能研制适宜的耐腐蚀材料、涂层及采取合理的保护措施，以达到防止或控制腐蚀的目的。从而减少经济损失和事故，保护环境保障人类健康。 每年由于腐蚀引起的材料失效给人类社会带来了巨大的损失。航 空材料的腐蚀损失尤为巨大。我国针对航空产品的腐蚀与防护的研究和应用起始于上世纪五十年代，经过几十年的曲折发展，取得了很大进步。目前在航空产品的常温腐蚀与防护上，已经进入了向国际接轨的发展阶段。航空材料由于服役环境复杂多变, 不同构成材料相互配合影响, 导致航空材料在飞行器的留空阶段、停放阶段遭受多种不同种类的腐蚀, 增加了飞行器的运营成本, 对飞行器的功能完整性和使用安全性造成严重的危害。英美空军每架飞机每年因腐蚀造成的直接修理费用为11 000~ 55 000美元之间【2】。1985年8月12日,日本一架B747客机因应力腐蚀断裂而坠毁,死亡500余人。因此航空材料的腐蚀防护技术研究对航空业的发展具有举足轻重的作用。 1978．10国家科委主任方毅在全国聘任27位科学家组建了我国《腐蚀科学》学科组，笔者作为学科组成员，第三专业组(大气腐蚀专业组)副组长，承担了航空航天部分的调查任务。1980．1—1982．6广泛函调一百多个工厂，并深入26个厂、所、部队，机场进行了实地考查，发现了大量的腐蚀问题，笔者1985年在我国首次出版了《航空产品腐蚀故障事例集》，汇集了数据比较周全，二十世纪六、七十年代的46个腐蚀故障【3】。 1990年前，铁道车辆车体结构通常采用普碳钢制造，加之使用涂料档次低，对表面处理和涂装工艺不够重视，车辆锈蚀严重，修理时车体钢板的更换率相当高，有些客车甚至仅使用1个厂修期就报废。1985年，耐大气腐蚀钢（即Corten钢，又称耐候钢）开始用于车辆，到1990年，已在全部新造车辆上采用。由于这类钢材含有(0.2%~0.4% 吸氧腐蚀：是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀。 第一章金属与合金的高温氧化 1、金属氧化膜具有保护作用的的充分条件与必要条件充分条件：膜要致密、连续、无孔洞，晶体缺陷少；稳定性好，蒸汽压低，熔点高；膜与基体的附着能力强，不易脱落；生长内应力小；与金属基体具有相近热膨胀系数；膜的自愈能力强。必要条件：氧化时生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积之比必须大于1，即PBR值大于1. 2、说出几种主要的恒温氧化动力学规律，并分别说明其意义。（1）直线规律：符合这种规律的金属在氧化时，氧化膜疏松，易脱落，即不具有保护性，或者在反应期间生成气相或者液相产物离开了金属表面，或者在氧化初期氧化膜很薄时，其氧化速度直线由形成氧化物的化学反应速度决定，因此其氧化速度恒定不变，符合直线规律。（2）抛物线规律：许多金属或者合金在较高的高温氧化时，其表面可形成致密的固态氧化物膜，氧化速度与膜的厚度成反比，即其氧化动力学符合这种规律。（3）立方规律：在一定温度范围内，一些金属的氧化物膜符合这种规律。（4）对数和反对数规律：许多金属在温度低于300-400摄氏度氧化时，其反应一开始很快，但是随后就降到了氧化速度可以忽略的 程度，该行为符合对数或反对数规律。 3、说出三种以上能提高钢抗高温氧化的元素镍，铝，钛 4.、纯NI在1000摄氏度氧气氛中遵循抛物线氧化规律，常数k=39X10-12cm2/s，如果这种关系不受氧化膜厚度的影响，试计算使0.1cm厚镍板全部氧化所需的时间。解：由抛物线规律可知：厚度y与时间t存在如下关系：y2=kt，t=y2/k=2.56x108s 5哈菲价法则：当基体氧化膜为P型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使离子空穴浓度降低，提高电子浓度，结果导致电导率增加，而氧化速率降低，往基体中比此基体原子高价的合金元素，使离子空穴浓度提高，降低电子浓度，结果导致电导率降低，而氧化速度提高。当基体氧化膜为n型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使电子浓度降低，电导率降低，而基体离子浓度增加，氧化速度增加，往基体中加入比基体原子高价的合金元素，使电子浓度增加，电导率增加，而基体离子浓度降低，氧化速度降低。以上合金元素对氧化物晶体缺陷的影响规律成为控制合金氧化的原子价规律，简称哈菲原子价法则。 第二章金属的电化学腐蚀 1、解释下列词语 《材料腐蚀与防护》习题与思考题 第一章绪论 1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？ 2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？ 3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其?深(mm/a)多大？ 4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度?失和?深。问铁在此介质中是否耐蚀？ 第二章电化学腐蚀热力学 1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。 3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。 4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？ 5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。 b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。 6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？ 7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？ 第三章电化学腐蚀反应动力学 1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。 2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？ 3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？ 4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？ 5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。 6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。 7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。 8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？ 9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。该电极发生的是阴极极化还是阳极极化？ 10．碳钢在pH=2的除去空气的溶液中，腐蚀电势为-0.64V（相对饱和Cu-CuSO4电极）。 对于同样的钢的氢过电势（单位为V）遵循下列关系：Γ=0.7+0.1lgι，式中ι单位为A/cm2。 假定所有的钢表面近似的作为阴极，计算腐蚀速度（以mm/a为单位）。 第四章析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1．在稀酸中工业锌为什么比纯锌腐蚀速度快？酸中若含有Pb2+离子为什么会降低锌的腐蚀速度？ 2．说明影响析氢腐蚀的主要因素及防止方法，并解释其理由。 《腐蚀与防护》课程教学大纲 一、课程性质 本课程是应用化学的专业选修课，有助于学生拓展知识面，更好的开展科研、生产专业学习。通过介绍工业生产过程中产生的各种腐蚀过程及其原理，各种防腐蚀技术，腐蚀试验方法等，使学生熟悉企业不同生产过程中所产生的各种腐蚀，充分了解如何对其进行有效的防护。 二、教学目的 本课程是化学工程专业一门应用性较强的专业课程。主要目的是使学生了解材料发生各种腐蚀的基本规律及作用机理，掌握材料腐蚀的评价方法。控制原理及防腐技术，并能够结合材料的成分与结构特征，分析耐腐蚀材料的设计及其热处理原理。 三、教材教参 教参 1. 王增品，姜安玺，腐蚀与防护工程高等教育出版社，1991 2. 美国腐蚀工程师协会编，腐蚀与防护技术基础，冶金工业出版社，1987 3. 化学工业部化工机械研究院主编，腐蚀与防护手册，化学工业出版社，1991 4. 尤里克，腐蚀与腐蚀控制，石油工业出版社，1996 5. 张远声，腐蚀破坏事故,100例，化学工业出版社，2001 6. 王保成，材料腐蚀与防护(21世纪全国高等院校材料类创新型应用人才培养规划教材)，北京大学出版社，2012 四、教学方式 本课程以课堂讲授为主、自学和讨论为辅的方式组织教学，适当使用多媒体课件进行教学，增大课堂容量，在有限的学时内取得最佳的教学效果。 五．教学内容及时数 根据化学本科专业人才培养方案，本课程共1.5学分，总的教学时数为27学时，具体如下： 第一章腐蚀与防护概论（2学时） 基本内容：腐蚀的定义、分类，影响腐蚀的因素及腐蚀的普遍性与严重性。腐蚀防护的意义，腐蚀与防护工作概况，防腐蚀方法。防腐蚀设备的使用与保养；防腐蚀工作中劳动保 第一章 耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。 腐蚀性：指环境介质腐蚀材料的强弱程度。 高温氧化：在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化，亦称高温腐蚀。 毕林—彼得沃尔斯原理或P-B 比：氧化时所生成的金属氧化膜的体积2MeO V 与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积Me V 之比。 腐蚀过程的本质：金属 → 金属化合物 (高温）热腐蚀：指金属材料在高温工作时，基体金属与沉积在其工作表面上的沉积盐及周围工作气体发生总和作用而产生的腐蚀现象称为热腐蚀. p 型半导体：通过电子的迁移而导电的半导体； n 型半导体：通过空穴的迁移而导电的半导体。 n 型：加Li （低价），导电率减小，氧化速度增加；加Al （高价），导电率增加，氧化速度降低。 p 型：加Li （低价），导电率增加，氧化速度降低；加Cr （高价），导电率减小，氧化度增加。 腐蚀的危害 1)造成巨大的经济损失；2)造成金属资源和能源的浪费造成设备破坏事故,危及人身安全；3)引起环境污染。 金属一旦形成氧化膜，氧化过程的继续进行将取决于两个因素 1)界面反应速度，包括金属／氧化物界面以及氧化物/气体两个界面上的反应速度；2)参加反应物质通过氧化膜的扩散速度。（这两个因素实际上控制了继续氧化的整个过程，也就是控制了进一步氧化速度。在氧化初期，氧化控制因素是界面反应速度，随着氧化膜的增厚，扩散过程起着愈来愈重要的作用，成为继续氧化的速度控制因素）反映物质通过氧化膜的扩散，一般可有三种传输形式 1)金属离子单向向外扩散；2)氧单向向内扩散；3)两个方向的扩散。 反应物质在氧化膜内的传输途径 1)通过晶格扩散：温度较高，氧化膜致密，而且氧化膜内部存在高浓度的空位缺陷的情况下，如钴的氧化；2)通过晶界扩散。在较低的温度下，由于晶界扩散的激活能小东北大学 材料腐蚀与防护 整理人 围安 E-mail jr_lee@https://www.doczj.com/doc/fc16471902.html, 2016.1.2 第一章绪论 1．根据你对腐蚀的理解、给材料腐蚀下一个你认为比较完善的定义。 2．简述研究金属腐蚀的主要目的和内容。 3．为什么有人把金属的高温氧化归为电化学腐蚀？ 4．腐蚀控制的主要方法有哪些?控制腐蚀有何意义?腐蚀可否根除? 5．腐蚀学科的发展可以划分为几个主要阶段?各阶段有何特点? 6．腐蚀的分类方法有哪些?为什么要从多种角度对腐蚀进行分类?按腐蚀形态可将腐蚀分为哪些类型? 7．化学腐蚀和电化学府蚀有何区别? 8．试评述重量法、深度法和电流密度表征法用于腐蚀速率大小表示时的特点及适用条件。为何这些方法不能评定局部腐蚀?局部腐蚀应该如何评定才合理?对于腐蚀速率随时间改变的均匀腐蚀情况，怎样评定腐蚀程度更为科学?请给出你认为合理的方案。 第二章电化学腐蚀的基本原理 1．电极电位是如何产生的?能否测量电极电位的绝对值? 2．电极体系分为几种类型?它们各有什么特点? 3．化学位和电化学位有什么不同?电化学位由几个部分组成? 5．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向? 6．如何使用电极电位判断金属腐蚀的倾向? 7．什么是腐蚀电池?腐蚀电池有几种类型? 8．何谓腐蚀电池?腐蚀电池和原电池有无本质区别?原因何在? 9．腐蚀电池由几个部分组成?其基本过程是什么?二次反应产物对金属腐蚀有何影响? 10．腐蚀电池分类的根据是什么?它可分为几大类? 11．什么是异金属接触电池、浓差电池和温差电池?举例说明这三类腐蚀电池的作用？何谓标准电极电位?试指出标准电位序和电偶序的区别。 12．含有杂质的锌片在稀H2SO4中的腐蚀是电化学腐蚀，是由于锌片中的杂质形成的微电池引起的，这种说法正确吗?为什么? 13．什么是电位-pH图?举例说明它的用途及局限性。 12．计算下列电极体系的电极电位： (1)Zn／Zn2+(2mol／L)；(2)Fe3+(0.5mol／L)／Fe2+(0.2mol／L)； (3)C1O4-(0.2mol／L)，C103-(0.3mol／L)，0H-(0.6mol／L)组成的电极体系； 13．计算Ag／AgCl电板在1mol／L KCl溶液中的电极电位。 金属材料的腐蚀和防护 罗--（学号：1230060054） （-----大学物理与材料科学学院物理学1202班） 专题授课老师：---- 摘要：自从人类发现并使用金属到如今已有5000年的历史，然而人类在享受金属材料的使用带来便利的同时，也在苦恼着金属腐蚀带来的烦恼。人类在使用金属的同时，也在尽最大的努力对金属进行防护。金属的有效防护，一方面可以降低成本，提高劳动生产率，赢得最大的经济效应；另一方面对加强国防建设也有重要的意义。 关键词：金属材料腐蚀防护 引言：当金属和周围气态或液态介质接触时常常由于发生化学作用或电化学作用而逐渐损坏的过程成为金属腐蚀，每年金属腐蚀给国家带来巨大的经济损失，所以金属的有效防护对于一个企业和国家是至关重要的。 1.金属材料的腐蚀机理 1.1金属腐蚀的分类 按照金属的腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程；电化学腐蚀就是铁和氧形成两个电极，组成腐蚀原电池。金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化转化成金属阳离子的过程。 1.2金属腐蚀的发生 自然界中只有极少数金属（例如金、铂等）能以游离状态存在，而大多数金属都需要从它们的矿石中用不同的能量冶炼出来。因此，金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫做金属的腐蚀。 1.3金属腐蚀的危害 金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的10% 。间接损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。 2.金属腐蚀防护的方法 2.1 改变金属的组成 这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12-30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，从而改善性能，不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具，餐具等就是以此为材料的。2.2 形成保护层 在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。可以形成以下几种保护层来对金属腐蚀进行防护： （1）磷化处理: 钢铁制品去油、除锈后，放入特定组成的磷酸 《材料腐蚀与防护》思考题 第一章绪论 何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？ 表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？ 镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其 深(mm/a)多大？ 已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度 失和 深。问铁在此介质中是否耐蚀？ 第二章电化学腐蚀热力学 如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？ 何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。 何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。 金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？ a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。 b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。 当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？ Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？ 第三章电化学腐蚀反应动力学 从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。 在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？ 浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？ 混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？ 何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。 试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。 何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。 铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L 甘汞电极）时的氢过电势是多少？ Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。该电极发生的是阴极极化还是阳极极化？ 碳钢在pH=2的除去空气的溶液中，腐蚀电势为-0.64V（相对饱和Cu-CuSO4电极）。对于同样的钢的氢过电势（单位为V）遵循下列关系：(=0.7+0.1lg ，式中 单位为A/cm2。假定所有的钢表面近似的作为阴极，计算腐蚀速度（以mm/a为单位）。 第四章析氢腐蚀与吸氧腐蚀 在稀酸中工业锌为什么比纯锌腐蚀速度快？酸中若含有Pb2+离子为什么会降低锌的腐蚀速度？ 说明影响析氢腐蚀的主要因素及防止方法，并解释其理由。 影响吸氧腐蚀的主要因素是什么？为什么？ 假定所有的Zn表面起阴极作用，Tafel斜率为±0.10V，Zn和H2在Zn上的交换电流密度分别为0.1和10-4A/m2，求Zn在1mol/L盐酸中的腐蚀电势和腐蚀速度（以mm/a为单位）。 计算纯铜与含质量分数为30%锌的铜合金在非含氧酸中的腐蚀速度比。 第五章金属的钝化 金属的腐蚀与防护练习题 1、把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀H2SO4溶液中，用导线两两相连，可以组成各种原电池，若a、b相连，a为负极；c、d相连时，c 为负极；a，c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这四种金属的活动性顺序(由强到弱的顺序)为（） A、a＞b＞c＞d B、a＞c＞d＞b C、c＞a＞b＞d D、b＞d＞c＞a 2、下列叙述的方法不正确的是（） A、金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B、用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 C、钢铁在干燥空气中不易被腐蚀 D、用牺牲锌块的方法来保护船身 3、钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是（） A、2H+＋2e-＝H2↑ B、Fe2+＋2e-＝Fe C、2H2O＋O2＋4e-＝4OH- D. Fe3+＋e-＝Fe2+ 4、下列各种方法中：①金属表面涂抹油漆，②改变金属的内部结构，③保持金属表面清洁干燥，④在金属表面进行电镀，⑤使金属 表面形成致密的氧化物薄膜。能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的措施是() A、①②③④ B、①③④⑤ C、①②④⑤ D、全部 5、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观 察： ①若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为： 负极：_________________，正极：___________________ ②若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为： 负极___________________，正极：___________________。 6、下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是（） 巩固 1、将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中均有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀；B未被腐蚀。关于B的叙述正确的是（） A、金属活动性A＞B B、还原性B＞A C、在后者装置中金属A发生还原反应，金属B发生氧化反应 D、金属B的表面上明显有气泡产生，金属A表面无明显现象 金属材料的腐蚀与防护 摘要：扼要介绍了金属的腐蚀机理，腐蚀发生的原因。金属的腐蚀现象和机理比较复杂，但可以通过合理地选用材料、有效地采取防腐蚀措施来减缓金属材料的腐蚀速度，这对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率都具有十分重要的意义。 关键词：金属材料;腐蚀;防护 钢铁生锈、铜器泛绿、银具变黑等都是材料(通常是指金属)及其结构物，制件与其所处环境介质之间的化学反应或电化学反应所引起的破坏或变质。这类破坏或变质被称之为材料的腐蚀。腐蚀科学则是一门涉及化学、物理、冶金学、表面科学、力学、机械学和生物学等多学科的应用科学。金属的腐蚀严重破坏了国民经济和国防建设，研究金属的腐蚀这门科学对于提高国民经济和加强国防建设都有重要的意义。 1 金属材料的腐蚀机理 1.1金属腐蚀的分类 按照金属的腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程；电化学腐蚀就是铁和氧形成两个电极，组成腐蚀原电池，因为铁的电极电位总比氧的电极电位低，所以铁是阳极。遭到的腐蚀不管是化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化转化成金属阳离子的过程[1] 1.2金属腐蚀的发生 自然界中只有极少数金属（例如金、铂等）能以游离状态存在，而大多数金属都需要从它们的矿石中用不同的能量冶炼出来。因此，从热力学观点来看，金属的腐蚀是很自然的事。金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫做金属的腐蚀。由于腐蚀导致的金属破坏都从表面开始，而破坏的程度，一般来说也是表面最大。在液态和固态电解质中腐蚀过程是电化学过程。因此，腐蚀能否进行取决于金属能否离子化，而金属离子化的趋势可以用电极电位（E）表示。 金属在电解质中的腐蚀是一种电化学变化[2]，它的进行依照法拉第定律及欧姆定律，△W=（Ec－Ea）te/(96500AR) 式中，e为常数，如粗略地认为R不变时，则腐蚀速率（△W/t）与（Ec－Ea）成正比，而与A成反比。（Ec－Ea）因极化关系有所变化，因此腐蚀率也会随时间变化；阳极面积（A）较小时，腐蚀率将会随着提高。金属腐蚀时，阳极释放电子的阳极过程和阴极获得电子的阴极过程是在同一金属表面进行的。 2 金属防护的方法 材料腐蚀与防护复习题 适用于材料成型与控制专业 一、名词解释 1、腐蚀:材料与所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。 2、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池； 特点：1. 阳极反应都是金属的氧化反应，造成金属材料的破坏 2. 反应最大限度的不可逆 3. 阴、阳极短路，不对外做功 3.腐蚀电池的工作环节：1.阳极反应通式：Me→Men++ne 可溶性离子，如 Fe-2e＝Fe2+ ； 2.阴极反应通式：D+me＝[D.me] 2H++2e＝H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀； 3.电流回路金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移 4. 形成腐蚀电池的原因：金属方面：成分不均匀；表面状态不均匀；组织结构不均匀；应力和形变不均匀；“亚微观”不均匀；环境方面：金属离子浓度差异；氧浓度的差异；温度差异 5.交换电流密度：当电极反应处于平衡时，电极反应的两个方向进行的速度相等，此时按两个反应方向进行的阳极反应和阴极反应的电流密度绝对值叫做交换电流密度。 6.电动序：将各种金属的标准电位 E0 的数值从小到大排列起来，就得到“电动序”。 7.腐蚀电位：金属在给定腐蚀体系中的电极电位。电偶序：在某给定环境中，以实测的金属和合金的自然腐蚀电位高低，依次排列的顺序 8.电化学腐蚀倾向的判断：自由焓准则当△G<0，则腐蚀反应能自发进行。 |Δ G|愈大则腐蚀倾向愈大。当△G= 0，腐蚀反应达到平衡。当△G> 0，腐蚀反应不能自发进行。 9. 电极：金属浸于电解质溶液中所组成的系统。 10. 电位:金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的绝对电极电位，简称电位，记为E。 11.电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为该电极的电极电位。 11、平衡电位：当电极反应达到平衡时，电极系统的电位称为平衡电位，记为 Ee 意义：当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正逆方向速度相等，净反应速度为零。在两相ｃ、 a 之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的。 12.、非平衡电位：当电极反应不处于平衡状态，电极系统电位称为非平衡电位 13.标准电位：电极反应的各组分活度(或分压)都为 1，温度为 250C 时，平衡电位 Ee 等于 E0，E0 称为标准电位。 14.平衡电位的意义：平衡电位总是和电极反应联系在一起的。当电极系统处于平衡电位时电极反应的正方向速度和逆方向速度相等，净反应速度为零。在两相之间物质的过程和电荷的迁移都是平衡的。 15.活化极化：电子转移步骤的阻力所造成的极化叫做活化极化，或电化学极化； 浓度极化：液相传质步骤的阻力所造成的极化叫做浓度极化，或浓差极化。电极反应是受电化学反应速度控制。 16. 阳极极化(阴极极化) 答：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。（当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化） 17. 极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显著地偏离了未通过净电流时的起始点位的变化现象。 去极化：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用，则能消除或减弱极化的现象称为去极化。 材料腐蚀与防护学习心得 经过一学期的学习，以及老师的精心讲解，我对过程装备腐蚀与防护这门课程有了更深的认识。现在就本人的学习心得与对课本的认识作如下讲述： 腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。 目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的。因此，研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施。对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率无疑具有十分重要的意义。 比如说管道吧，管道腐蚀产生的原因： 1外界条件 ①输管道涉及的土壤性质比较复杂，准确评定其腐蚀性非常困难道周围介质的腐蚀性介质的 腐蚀性强弱与土壤的性质及其微生物密切相关，然而对于长。 ②周围介质的物理性状的影响：主要包括地下水的变化、土壤是否有水分交替变化等情 况，以及是否有芦苇类的根系影响等。 ③包括环境温度和管道运行期间产生的温度。温度的升高，腐蚀的速度会大大加快。温度的高低与管路敷设深度有直接的关系，同时更受地域差别的影响。 ④蚀速度，杂散电流可对管道产生电解腐蚀。 ⑤油气本身含有氧化性物质：如含水，及H S 、 C O 等酸性气体可造成类似原电池的电化学反应和破坏金属晶格的化学反应，可造成管道内壁的腐蚀。 2. 防腐措施的问题 防腐层失效是地下管道腐蚀的主要原因，轻度失效可增大阴极保护电流弥补防腐作用；特殊的失效，如因防腐层剥离引起的阴极保护电流屏蔽及防腐层的破坏，管道就会产生严重的腐蚀。腐蚀发生的原因是防腐层的完整性遭到破坏，主要产生于防腐层与管道剥离或是防第二章 电子产品的防腐蚀设计
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